一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法，通過水熱反應(yīng)制備了四氧化三鈷，然后通過后期與碳酸鋰混合造粒制備了具有高性能的鈷酸鋰正極材料，該方法實施簡單便捷，且所得鈷酸鋰正極材料具有較好的電化學(xué)性能。
【專利說明】
一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池作為一種新興電源，它具有電壓高、容量大、無記憶效應(yīng)、安全環(huán)保等諸多優(yōu)點，因此在二次電池領(lǐng)域受到廣泛應(yīng)用。鈷酸鋰由于具有高容量特性，其克容量可達160 mAhg—1，是一種普遍應(yīng)用的鋰離子電池正極材料。
[0003]中國專利申請201510611765公開了一種鋰離子導(dǎo)體包覆鋰離子電池鈷酸鋰高壓正極材料的制備方法，采用水熱法包覆或采用常溫攪拌法包覆，具體包括三個步驟:草酸鹽前驅(qū)體的制備、氧化物包覆草酸鹽前驅(qū)體的制備和鋰離子導(dǎo)體包覆鈷酸鋰材料的制備。該方法能夠改善包覆層與主相鈷酸鋰之間的結(jié)合強度，并且包覆層厚度均勻，使鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性獲得顯著改善，尤其是倍率性能。
[0004]中國專利申請201310378779公開了一種鈷酸鋰的制備方法，包括:采用鈷鹽溶液及堿性溶液為反應(yīng)物，通過控制結(jié)晶法在具有緩沖劑的控制結(jié)晶釜中反應(yīng)的同時進行攪拌，制備球形輕基氧化鈷;及將該球形輕基氧化鈷放入氫氧化鋰溶液中，在水熱反應(yīng)爸中進行水熱反應(yīng)，使氫氧化鋰中的鋰置換輕基氧化鈷中的氫，生成球形鈷酸鋰。
[0005]但是在現(xiàn)有技術(shù)中，還是迫切希望能找到一種既簡單便捷又能改善正極材料電化學(xué)性能的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法，該方法實施簡單便捷，并且可有效改善鈷酸鋰的電化學(xué)性能。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法，包括以下步驟:
(1)四氧化二鉆的制備
向高壓反應(yīng)釜中依次加入鈷鹽和含有NH4+的溶液，然后將其于95°C?105°C烘箱中保溫5h?14h，最后將所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干后于空氣氣氛爐中焙燒即得四氧化三鈷；
(2)鈷酸鋰的制備
將步驟(I)所得四氧化三鈷與碳酸鋰混合充分造粒后，于惰性氣氛爐中800-900°C焙燒10-15h即得鋰離子電池正極材料鈷酸鋰。
[0008]進一步的，所述鈷鹽濃度為1-10mol/L，含有NH4+的溶液濃度為20-40 wt%0
[0009]進一步的，所述含有NH4+的溶液選自氨水、尿素、NH4F中的一種或多種。
[0010]進一步的，步驟(I)中的焙燒溫度為300-400°C，焙燒時間為2-5h。
[0011]進一步的，四氧化三鈷與碳酸鋰的mol為1:(1-3)。
[0012]進一步的，步驟(2)中的焙燒為于氮氣氣氛爐中850°C焙燒12h。
[0013]本發(fā)明還保護一種扣式電池，將上述得到的鈷酸鋰正極材料作為正極材料，以質(zhì)量百分比為正極材料:乙炔黑導(dǎo)電劑:聚偏四氟乙烯粘結(jié)劑=95:2.5:2.5比例配置成漿料，均勻涂覆于鋁箔上制成正極片;然后將正極片、隔膜、石墨負極片在充滿氬氣氣氛的手套箱內(nèi)將其組裝成扣式電池。
[OOM]進一步的，其中隔膜為celgard2400膜。
[0015]本發(fā)明主要通過水熱反應(yīng)制備了四氧化三鈷，然后通過后期與碳酸鋰混合造粒制備了具有高性能的鈷酸鋰正極材料，該方法實施簡單便捷，且所得鈷酸鋰正極材料具有較好的電化學(xué)性能。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
[0017]實施例一
向50mL聚四氟乙稀內(nèi)膽高壓反應(yīng)爸中加入10臟01的(30(勵3)2溶液35 mL，然后在攪拌的情況下逐滴加入25wt%的氨水溶液直至溶液變?yōu)橥该魅芤?，然后將高壓反?yīng)釜置于100°C的烘箱中反應(yīng)14h。將所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干后于空氣氣氛爐中350°C焙燒2h即可得四氧化三鈷。然后取所得四氧化三鈷3.7g、1.85g碳酸鋰混合充分造粒后于氮氣氣氛爐中8 50°C焙燒12h即可得鈷酸鋰。將所得鈷酸鋰模擬電池，其中負極為石墨，隔膜為celgard2400膜，扣式電池型號為CR2025型扣式電池。
[0018]實施例二
與實施例1不同之處是，取1.17g Co(N03)2、1.2g尿素以及40 mL蒸餾水于50mL聚四氟乙烯內(nèi)膽高壓反應(yīng)釜中，待充分混合均勻后將其置于95°C烘箱中反應(yīng)8h，然后將所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干后于空氣氣氛爐中350°C焙燒2h即可得四氧化三鈷。然后將其與1.85g碳酸鋰混合充分造粒后于氮氣氣氛爐中850°C焙燒12h即可得鈷酸鋰。將所得鈷酸鋰模擬電池，其中負極為石墨，隔膜為celgard2400膜，扣式電池型號為CR2025型扣式電池。
[0019]實施例三
與實施例1和2不同之處在于，取1.4 mmol硝酸鈷溶液、2.8 mmol NH4F溶液、7 mmol CO(NH2)2溶液和35 mL蒸餾水于聚四氟乙烯內(nèi)膽高壓反應(yīng)釜中，待充分混合均勻后將其放入105°C烘箱中保溫5h，然后將所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干后于空氣氣氛爐中350°C焙燒2h即可得四氧化三鈷。然后將其與1.85g碳酸鋰混合充分造粒后于氮氣氣氛爐中850°C焙燒12h即可得鈷酸鋰。將所得鈷酸鋰模擬電池，其中負極為石墨，隔膜為celgard2400膜，扣式電池型號為CR2025型扣式電池。
[0020]上面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實現(xiàn)并不受上述實施例的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)四氧化二鉆的制備 向高壓反應(yīng)釜中依次加入鈷鹽和含有NH4+的溶液，然后將其于95 °C?105 °C烘箱中保溫5h?14h，最后將所得沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、烘干后于空氣氣氛爐中焙燒即得四氧化三鈷； (2)鈷酸鋰的制備 將步驟(I)所得四氧化三鈷與碳酸鋰混合充分造粒后，于惰性氣氛爐中800-900°C焙燒10-15即得鋰離子電池正極材料鈷酸鋰。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鈷鹽濃度為1-10mol/L，含有NH4+的溶液濃度為20-40 wt%03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含有NH4+的溶液選自氨水、尿素、NH4F中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)中的焙燒溫度為300-400Γ，焙燒時間為2_5h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，四氧化三鈷與碳酸鋰的mol為1:(1-3)06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的焙燒為于氮氣氣氛爐中850°C 焙燒 12h。7.—種扣式電池，其特征在于，將權(quán)利要求1-6中任一項所述的制備方法制備得到的鈷酸鋰作為正極材料，以質(zhì)量百分比為正極材料:乙炔黑導(dǎo)電劑:聚偏四氟乙烯粘結(jié)劑=95:2.5:2.5比例配置成漿料，均勻涂覆于鋁箔上制成正極片;然后將正極片、隔膜、石墨負極片在充滿氬氣氣氛的手套箱內(nèi)將其組裝成扣式電池。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的扣式電池，其特征在于，所述隔膜為Celgard2400膜。
【文檔編號】C01G51/00GK105845927SQ201610174790
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】楊玉梅, 海濱, 朱廣燕, 趙志剛, 王秀田
【申請人】奇瑞汽車股份有限公司